เครือข่าย ATM

(ATM Networks)

เครือข่าย ATM จะใช้โปรโตคอล ATM (Asynchronous Transfer Mode) เป็นมาตรฐานการส่งข้อมูลความเร็วสูง โดย ATM ถูกพัฒนามาเพื่อให้ใช้กับงานที่มีลักษณะ ข้อมูลหลายรูปแบบและต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลสูงมากๆ สื่อที่ใช้ ในเครือข่ายมีได้ตั้งแต่สายไฟเบอร์ออปติค สายโคแอกเชียล หรือสายไขว้คู่ (Twisted pair) มีความเร็วในการส่งข้อมูลได้ตั้งแต่ 2 Mbps ไปจนถึง 622 Mbps ATM ถูกพัฒนามาจากเครือ ข่าย Packet-switching ซึ่งจะแบ่งข้อมูลที่จะส่งออกเป็นหน่วยย่อยๆ เรียกว่า packet ที่มีขนาด เล็กและคงที่แล้วจึงส่งแต่ละ packet ออกไป แล้วนำมาประกอบรวมกันเป็นข้อมูลเดิมอีก ครั้งที่ปลายทาง ข้อดีของ ATM คือสามารถใช้กับข้อมูลได้หลายรูปแบบ เช่น เสียง, ภาพเคลื่อนไหว หรือข้อมูลคอมพิวเตอร์ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ, มีความเร็วของข้อมูลสูง และสามารถรับประกันคุณภาพของการส่งได้ (มี Quality of Service)

1. ลักษณะการทำงานของ ATM

ATM เป็นมาตรฐานรูปแบบการส่งข้อมูลความเร็วสูงที่ถูกพัฒนามาสำหรับงานที่ต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลสูงมาก ๆ ข้อมูลที่ส่งในเครือข่าย ATM จะถูกแบ่งเป็นกลุ่มย่อยเล็ก ๆ เรียกว่า เซลล์ (Cell) ซึ่งมีขนาด 53 byte ประกอบด้วยส่วนข้อมูล (payload) ขนาด 48 byte และส่วนหัว (header) ขนาด 5 byte ดังแสดงในรูปที่ 1 ส่วนหัวจะเก็บข้อมูลที่จำเป็น ต่าง ๆ ที่ใช้ในการควบคุมการส่ง เช่น จุดหมายปลายทาง ระดับความสำคัญของ cell นั้น โดยจะ ประกอบด้วย VPI (Virtual Path Identifier) และ VCI (Virtual Circuit Identifier) ทำหน้าที่กำหนดวงจรเสมือน (virtual circuit) ในการเดินทางให้กับเซลล์นั้น และ HEC (Header Error Check) ทำหน้าที่ตรวจสอบ cell ที่ไม่สอดคล้องตามที่ระบุในส่วนหัว สวิตซ์ ATM จะทำหน้าที่ในการมัลติเพลกซ์และจัดการส่งข้อมูลนั้นตามที่กำหนดไว้ในส่วนหัวไปสู่ปลายทาง เมื่อข้อมูลของผู้ใช้เข้ามา จะถูกตัดแบ่งย่อยเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 48 byte และเติมส่วนหัวเข้าไป อีก 5 byte แล้วจึงส่งไปตามเส้นทางต่าง ๆ ในเครือข่าย ATM ซึ่งระบุไว้โดยส่วนหัว เมื่อถึงปลาย ทางแล้วก็จะเอาส่วนหัวออก แล้วประกอบกันเป็นข้อมูลชิ้นใหญ่เหมือนเดิม ลักษณะของ ATM นี้จะคล้ายกับ packet-switching network อื่นๆ ที่มีอยู่ เช่น x.25 หรือ frame relay แต่ต่างกันที่ ATM จะมีขนาด packet เล็กและคงที่

รูปที่ 1 แสดง ATM Cell

รูปแบบการส่งข้อมูล ATM เป็นแบบ connection-oriented กล่าวคือจะมีการสร้าง connection จากต้นทางถึงปลายทางกำหนดเส้นทางที่แน่นอนก่อน แล้วจึงเริ่มส่งข้อมูล เมื่อส่งข้อมูลเสร็จก็ปิด connection เปรียบเทียบได้กับการโทรศัพท์ จะต้องมีการเริ่มยกหู กดเบอร์ และเมื่อมีคนรับก็ต้องสวัสดีแนะนำตัวกันก่อน แล้วจึงเริ่มการสนทนา เมื่อสนทนาเสร็จแล้วก็มีการกล่าวคำลกและวางหูเป็นการปิด connection ต่างจาก IP Network ในแบบก่อน ซึ่งจะ เป็นแค่การระบุจุดหมายปลายทางแล้วก็ส่งข้อมูลไปเท่านั้น การเลือกเส้นทางในแต่ ละครั้งขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ระหว่างเส้นทางเดินว่าจะเลือกเส้นทางใด เหมือนกับการส่งจดหมายนั่นเอง เราเพียง ระบุจ่าหน้าแล้วก็หย่อนลงตู้ไปเท่านั้น ผู้ส่งไม่สามารถทราบได้ว่าจะไปถึงผู้ รับเส้นทางไหนและจะไปถึงเมื่อไร นอกจากนี้ ATM ยังมีลักษณะหนึ่งที่มีความสำคัญมาก คือ ATM จะมี QoS (Quality of Service) ซึ่งสามารถรับประกันคุณภาพของการส่งข้อมูลในแต่ละ connection ได้ นั่นคือเมื่อมีการเริ่ม connection จะมีการตกลงระดับ QoS ที่ต้องการใช้ก่อน เพื่อให้ เราสามารถส่งข้อมูลโดยได้รับคุณภาพของการส่งตามที่กำหนดไว้นั่นเอง

เครือข่าย ATM เป็นระบบแบบสวิตซ์ กล่าวคือในเครือข่าย ATM นั้น แต่ละ connection สามารถส่งข้อมูลถึงกัน ได้ทันที ไม่ต้องรอให้อีกคนหนึ่งส่งเสร็จก่อน ถ้าพิจารณาทางแยกอันหนึ่งที่มีรถวิ่ง มาจากหลาย ๆ ทาง เราสามารถเปรียบเทียบเครือข่ายแบบสวิตซ์นี้ได้เสมือนเป็นทางต่างระดับ ซึ่งรถจากแต่ละทางสามารถวิ่งไปยังปลายทางของตนเองได้ทันทีโดยที่ไม่ต้อง รอกัน ซึ่งต่างจากระบบแบบ shared-bus ที่เปรียบเสมือนกับทางแยกธรรมดาซึ่งมีไฟแดงไฟเขียว รถที่แล่นมาจากแต่ละทางจะต้องรอให้ถึงสัญญาณไฟเขียวก่อน จึงจะวิ่งต่อไปได้ และไม่อาจวิ่งหลาย ๆ ทางพร้อม ๆ กันได้

โครงสร้างโปรโตคอลของ ATM จะแบ่งการทำงานที่สลับซับซ้อนออกเป็น 4 ชั้น ได้แก่

1.Physical Layer (PHY) เป็นข้อกำหนดเกี่ยวกับตัวนำสัญญาณที่ใช้ในการส่งสัญญาณดิจิตอล นการ นำ ATM มาใช้ในเครือข่ายโทรคมนาคมนั้น จะนำมาใช้ร่วมกับ SONET(Synchronous Optical Network)/SDH (Synchronous Digital Hierarchy) โดยมีเส้นใยแก้วนำแสงเป็นตัวนำสัญญาณ

2. Asynchronous Transfer Mode Layer (ATM) ทำหน้าที่สร้างส่วน header ของเซลล์ และประมวลผลส่วน header ของเซลล์ที่รับเข้ามา โดยอ่านค่า VCI/VPI ของเซลล์ และหาเส้นทางที่จะส่งเซลล์ออกไป แล้วจึงกำหนด VCI/VPI ใหม่ให้กับส่วน header ของเซลล์นั้น

3. ATM Adaptation Layer (AAL) ทำหน้าที่ปรับบริการที่ได้รับจากชั้น ATM ให้สอดคล้องกับความต้องการของโปรโตคอลและแอพพลิเคชั่น ในชั้น higher layer โดยแบ่งเป็น 5 ชนิดด้วยกันเพื่อใช้กับแอพพลิเคชั่นที่ต่างกัน ดังต่อไปนี้

• AAL1 เป็นวิธีการกำหนดให้มีการส่งและรับข้อมูลด้วยอัตราคงที่ (constant bit rate) โดยการจำลองวงจรการเชื่อมโยงระหว่างตัวรับตัวส่งข้อมูลที่ส่งมีลักษณะ เป็น stream เพื่อใช้กับแอพ-พลิเคชั่นที่มีการส่งสัญญาณแบบจุดไปจุดอย่างต่อเนื่อง
• AAL2 เป็นวิธีการรับส่งข้อมูลแบบปรับค่าความเร็วของการรับส่งได้ตามที่ต้อง การ (variable bit rate) โดยเน้นการใช้อัตราความเร็วตามที่ต้องการ จึงนำมาใช้กับการ รับส่งสัญญาณเสียงและภาพได้
• AAL3/4 เป็นวิธีการรับส่งข้อมูลแบบปรับค่าความเร็วของการรับส่งได้ตาม ที่ต้องการ (variable bit rate) เช่นเดียวกับ AAL2 แต่ต่างกันที่สามารถรับส่งข้อมูลแบบ asynchronous ได้ กล่าวคือเวลาในการส่งและรับข้อมูลไม่จำเป็นต้องสัมพันธ์กัน
• AAL5 มีวิธีการรับส่งข้อมูลเช่นเดียวกับ AAL3/4 ข้อแตกต่างกันคือสามารถใช้กับการสื่อสารข้อมูลซึ่งมีเชื่อมต่อแบบ connectionless ได้ และมีส่วน header ของ payload สั้นกว่า AAL3/4

โปรโตคอลในชั้น AAL นี้จะควบคุมการติดต่อสื่อสารจากต้นทางถึงปลายทาง และจะถูก ประมวลผลโดยผู้ส่งและผู้รับข้อความ (message) เท่านั้น ชั้น AAL แบ่งออกเป็นชั้นย่อย 2 ชั้น คือ ชั้น Convergence Sublayer (CS) ช่วยในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ (interface) ที่ไม่ใช่ ATM เข้ากับ ATM และชั้น Segmentation and Reassembly Sublayer (SAR) ทำหน้าที่ตัดข้อความที่โปรโตคอลหรือแอพพลิเคชั่นต้องการส่งออกเป็น ส่วนย่อยๆ เพื่อนำไปสร้างเซลล์หรือนำส่วนข้อมูล (information) จาก payload ของเซลล์มาต่อกันเป็นข้อความ

2. ข้อดีของ ATM

ข้อดีของการใช้ ATM สามารถจำแนกได้ 4 ประการ ดังต่อไปนี้

1. ATM ถูกพัฒนาให้เป็นมาตรฐานกลางของการสื่อสารทั่วโลก อุปกรณ์ต่าง ๆ สามารถทำงาน ร่วมกันได้ถึงแม้จะต่างชนิดกัน โดยใช้มาตรฐานเดียวกัน ไม่จำเป็นต้องเป็นยี่ห้อหนึ่งยี่ห้อใด กล่าวคือ เป็นมาตรฐานกลางที่ร่วมกันกำหนดขึ้นเพื่อให้ใช้ประโยชน์ได้ร่วมกัน

2. ATM ถูกพัฒนาเพื่อการส่งข้อมูล สำหรับทั้งเครือข่ายภายในระยะใกล้ (LAN : Local Area Network) และ ระยะไกล (Wide Area Network : WAN) แต่เดิมนั้นรูปแบบของการส่งข้อมูลใน LAN และ WAN จะแตกต่างกัน ซึ่งสร้างความยุ่งยากในการเชื่อมต่อและบริหารเครือข่าย แต่ ATM จะผนวกทั้ง LAN และ WAN เข้าเป็นเครือข่ายใหญ่ที่มีมาตรฐานเดียว

3. ATM ถูกพัฒนาให้ใช้กับข้อมูลทุกรูปแบบ แต่เดิมนั้นข้อมูลแต่ละรูปแบบไดเแก่ สัญญาณเสียง (voice) ข้อมูล (data) และภาพเคลื่อนไหว (video) ต่างก็มีเครือข่ายของตนเอง โดยสัญญาณเสียงที่ใช้ในเครือข่ายโทรศัพท์จะมีลักษณะที่มีอัตราการส่งข้อมูลคง ที่เท่า ๆ กันตลอดเวลา ข้อมูลเสียงอาจยอมให้มีการสูญเสีย (error) ได้บ้าง แต่จะต้อง ให้มีการหน่วงเวลา (delay) น้อยที่สุด ส่วนข้อมูลของคอมพิวเตอร์ (data) ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ จะมีอัตราการส่งข้อมูลไม่คงที่ มีลักษณะเป็น bursty คือ บางเวลาจะมีข้อัมูลมากเป็นกลุ่มก้อน แต่บางเวลาก์ไม่มีข้อมูลเข้ามาเลย ลักษณะนี้เรายอมให้มีการหน่วงเวลาได้บ้าง แต่จะให้มีการสูญเสีย (error) ให้น้อย ที่สุด จะเห็นว่าข้อมูลต่างลักษณะกัน ต้องการคุณภาพในกรส่งที่ต่างประเด็นกัน สำหรับ ATM เราไม่จำเป็นต้องแยกเครือข่ายสำหรับข้อมูลเหล่านี้ เนื่องจากมันถูกออก แบบมาเพื่อใช้กับข้อมูลทุกรูปแบบทั้งเสียง (voice), ข้อมูล (data) และ วิดีโอ (video) นั่นเอง

รูปที่ 2 แสดงประโยชน์ของเครือข่าย ATM ที่สามารถผนวกการให้บริการข้อมูลรูปแบบต่ างๆ ในเครือข่ายเดียวกันได้ (ATM can provide multiple services on a single network.)

4. ATM สามารถใช้ได้ที่ความเร็วสูงมาก ตั้งแต่ 1 Mbps (เมกะบิตต่อวินาที = 1 ล้านบิตต่อวินาที) ไปจนถึง Gbps (กิกะบิตต่อวินาที = 1 พันล้านบิตต่อวินาที)

5. ATM สามารถส่งข้อมูลโดยมีการรับประกันคุณภาพการส่ง (Quality of Service) ทาให้สามารถเลือกคุณภาพตามระดับที่เหมาะสมกับความสำคัญและรูปแบบของข้อมูล โดยเราสามารถเปรียบเทียบคุณสมบัตินี้กับการส่งจดหมายที่เราสามารถเลือกว่าจะส่ง แบบธรรมดา, ด่วนพิเศษ (EMS) หรือ ลงทะเบียนป้องกันการสูญหาย เป็นต้น

3. ข้อเปรียบเทียบระหว่างเครือข่าย ATM เครือข่ายอินเทอร์เน็ตและเครือข่าย LAN

3.1 เครือข่าย LAN

เครือข่าย Local Area Network หรือเครือข่าย LAN มีรูปแบบการส่งข้อมูลแบบ connectionless ระบบ LAN ที่ใช้ กันส่วนใหญ่จะใช้มาตรฐานของ IEEE 802 ในการเชื่อมต่อเครือข่าย ประกอบด้วย Ethernet ซึ่งมี bandwidth เท่ากับ 10Mbps และ Token Ring ซึ่งมี bandwidth เท่ากับ 4 Mbps หรือ 16 Mbps มีโปรโตคอล IEEE 802 เป็นตัวกาหน ด data link layer และ physical layer ใน OSI Reference Model โดยในส่วนของ data link layer จะถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้ แก่ ส่วน MAC (Medium Access Control) และ LLC (Logical Link Control) ส่วน MAC layer จะเป็นตัวกำหนดการ access, การแบ่งใช้งาน (share) อุปกรณ์ร่วมกันและการเชื่อมต่อสื่อสารกัน ส่วน LLC layer จะช่วยในเรื่องการอินเทอร์เฟสระหว่างโปรโตคอลใน Network layer กับ โปรโตคอลต่างๆ ใน MAC layer

หลักการในการใช้ทรัพยากรร่วมกันในเครือข่าย LAN นั้นจะใช้ MAC address จะเป็นตัวกำหนดที่อยู่ ต้นทางและปลายทางของเฟรม โดยในการกำหนด MAC address ของส่วนปลายทางนั้น เครื่อง server จะทาหน้าที่ส่ง broadcast packet ไปยังเครื่องลูกข่ายต่าง ๆ เพื่อถามถึง MAC address ของเครื่องปลายทาง เมื่อเครื่องปลายทางแจ้ง MAC address ตอบเครื่องต้นทางกลับมาก็จะเป็นการเริ่มการติดต่อระหว่างเครื่องต้นทางและปลายทาง ตัว address resolution ซึ่ง ใช้วิธีการของ broadcast packet และการส่งถ่ายข้อมูลแบบ fast connectionless ทำให้เครือข่าย LAN มีประสิทธิภ าพดีสำหรับรูปแบบ traffic ที่ไม่แน่นอน (randomly spaced traffic patterns) แต่อย่างไรก็ตามการใช้ทรัพยากร ร่วมกันเช่นนี้ทำให้เกิดข้อเสียคือเครื่องลูกข่ายไม่สามารถได้รับการประกันคุณภาพการส่งว่ าจะได้รับ bandwidth เท่าไร ในการส่งแต่ละครั้ง

3.2 เครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet Networks)

เครือข่ายอินเทอร์เน็ตเป็นระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ชนิดหนึ่งที่มีลักษณะการทำงานคล้ายกับเครือข่าย LAN เพียงแต่ว่าเครือข่าย LAN ที่ใช้มักจะเป็นระบบคอมพิวเตอร์ Netware ที่ใช้มาตรฐานโปรโตคอล IPX แต่ เครือข่ายอินเทอร์เน็ตจะใช้มาตรฐานโปรโตคอล TCP/IP เป็นโครงสร้างหลักของซอฟท์แวร์ต่างๆ ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ติดต่อสื่อสารกัน เครือข่ายอินเทอร์เน็ตมีการต่อเชื่อมโยงข้ามประเทศทั่วโลก ต่ างจากระบบ LAN ที่จะต่อเชื่อมเฉพาะในขอบเขตบริเวณหนึ่งๆ เช่น เพียงชั้นเดียวของอาคารหนึ่ง หรือในเขตบริษัทหนึ่งๆ เท่านั้น

เครือข่ายอินเทอร์เน็ตเป็นเครือข่ายที่เชื่อมโยงระบบคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันโดยใช้โปรโตคอล IP (Internet Protocol) ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ซึ่งในปัจจุบันมีผู้ใช้หลายสิบ ล้านคนและมีเครื่องคอมพิวเตอร์เชื่อมต่ออยู่โยงใยข้ามประเทศแทบทุกทวีปทั่วโลก IP เป็น โปรโตคอลบนชั้น Network Layer ที่จะส่งข้อมูลระหว่างจุดต้นทางและปลายทางแบบ connectionless ซึ่งเป็นการสื่อสารแบบที่ไม่มีการรับประกันการส่งแพ็คเก็ตระหว่างต้นทางและปลายทาง ในการเชื่อม โยงระหว่างเครือข่ายนั้น IP datagram ที่ถูกส่งไปจาก host หนึ่งสามารถที่จะไปถึง host ปลายทางเดียวกันได้โดยใช้เส้นทางต่างกัน เส้นทางที่ IP datagram เดินทางไปนั้นจะขึ้นอยู่กับปัจจัยม ากมายและจะถูกควบคุมโดย router ซึ่งจะเป็นตัวเลือกเส้นทางที่ดีที่สุดให้ datagram เดินทางไป โดยวิเคราะห์จากสถานภาพของ link ที่เชื่อมโยงเครือข่ายเข้าด้วยกันว่ามีระดับ congestion มากน้อยเพียงใด จากความไม่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพทำงานของ IP นี้เองทำให้ IP เป็นโปรโต คอลที่เป็นมาตรฐานทั่วโลกและใช้กันแพร่หลายมาก มีแอพพลิเคชั่นสนับสนุนอยู่มากมายที่ สนับสนุนการทำงานของ IP เช่น Gopher, www (world-wide-web ใช้ http Protocol), ftp (File Transfer Protocol) และ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

3.3 เครือข่าย ATM

เครือข่าย ATM จะช่วยให้ความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลเพิ่มสูงขึ้นมาก เนื่องจากมีความ เร็วในการ สวิตซ์ข้อมูลสูงมากนั่นเอง ลักษณะของเครือข่าย ATM ก็จะเป็นสายไฟเบอร์ (Fiber Optic Cable) หรือสาย UTP (Unshield Twisted Pair) ซึ่งส่งข้อมูลด้วยความเร็วตั้งแต่ 155 Mbps ขึ้นไป และ จะมีอุปกรณ์ปลายทางซึ่งอาจเป็น PC ธรรมดาที่มี ATM Interface Card หรือเป็น Edge switch คือประกอบด้วย ATM Interface หรือ Ethernet Interface เพื่อเชื่อมต่อไปยัง PC ซึ่งมี Ethernet Card อีกทีนั่นเอง หรือ อาจเป็นอุปกรณ์ทางการสื่อสาร เช่น ตู้สายโทรศัพท์ PABX ซึ่งมี ATM Interface หรือระบบ Video Conference ก็ได้ กล่าวคือ อุปกรณ์สื่อสารและคอมพิวเตอร์เกือบทุกอย่างสามารถเชื่อมต่อกับ ATM Network และใช้ประ โยชน์จากเครือข่ายความเร็วสูงนี้ได้ถ้ามี ATM Interface ที่ตรงตามมาตรฐานนั่นเอง

แต่เนื่องจาก ATM ยังเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่มาก ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับต่อเข้ากับสวิตซ์ ATM และส่งข้อมูลโดยใช้ ATM โดยตรงเลยนั้นจึงยังมีไม่มากนักและมีราคาแพงอยู่ จึง ได้มีการคิดค้นระบบ IP over ATM และ LAN Emulation ขึ้นมาเพื่อให้ผู้ใช้สามารถใช้โปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ บนเครือข่ายเดิมซึ่งใช้แอพพลิเคชันบน IP และ Ethernet ธรรมดาบนเครือข่าย ATM ได้ หรือเป็นการจำลองเครือข่าย IP และEthernet ขึ้นบนเครือข่าย ATM นั่นเอง ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดในส่วนต่อไป

4. การจำลองเครือข่าย LAN บนเครือข่าย ATM

เนื่องจากโปรโตคอลพื้นฐานของเครือข่าย ATM ใช้โปรโตคอล ATM ไม่ใช่โปรโตคอล IP จึงจาเป็นต้อง ทำการจำลองเครือข่าย IP ขึ้นบนเครือข่าย ATM ที่มีอยู่ เพื่อทำให้สามารถใช้แอพพลิเคชั่นของเครือข่าย IP ได้ วิธีการที่ใช้กันแพร่หลายในการใช้งาน IP บนเครือข่าย ATM มีอยู่ 2 วิธี ได้แก่ วิธี Lan Emulation และ IP over ATM

4.1 การทำ LAN Emulation

LAN Emulation (LANE) คือการจำลองระบบเครือข่าย LAN ได้แก่ Ethernet หรือ Token Ring ซึ่งเป็นเครือข่ายแบบ Broadcast Network บนเครือข่าย ATM ซึ่งมีลักษณะเป็น Point-to-Point Network โดย LANE จะเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อ เครือข่ายแบบ ATM-based internetworking ซึ่งจะทำให้เครื่อง host แต่ละเครื่องที่เชื่อมต่อกันโดยใช้ ATM-connection ส ามารถสร้าง MAC-connection ขึ้นมา เพื่อให้สามารถใช้โปรโตคอลและแอพพลิเคชันของเครือข่าย LAN เช่น Novell Netware, Microsoft Windows, DECnet, TCP/IP, MacTCP หรือ AppleTalk ได้บนเครือข่าย ATM โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยน แปลงตัวโปรแกรมแอพพลิเคชันที่มีอยู่เดิมเหล่านั้นแต่อย่างใด

ส่วนประกอบที่สำคัญของ LAN Emulation มีดังต่อไปนี้

1. LAN Emulation Client (LEC) ซึ่งอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละตัว (host แต่ละตัว) มีหน้าที่ในการแปลงข้อมูลระหว่าง LAN และ ATM พร้อมกับรับส่งข้อมูลต่างๆ ระหว่าง LES, LECS, BUS และ LEC ตัวอื่นๆ

2. LAN Emulation Server (LES) มีหน้าที่ในการเก็บตารางดัชนีระหว่าง MAC Address และ ATM Address และทำ หน้าที่ให้บริการตอบคำถามในการแปลง MAC Address เป็น ATM Address ของเครื่อง คอมพิวเตอร์ปลาย ทางที่ LEC ต้นทางต้องการติดต่อด้วย

3. Broadcast and Unknown Server (BUS) มีหน้าที่ในการรับและกระจายข้อมูลแบบ Broadcast และ Multicast packet ซึ่งมีความจำเป็นในการทำงานของ LAN ในปัจจุบัน

4. LAN Emulation Configuration Server (LECS) มีหน้าที่ในการเก็บข้อมูล Configuration ของ LAN Emulation และแจกจ่าย ATM Address ของ LES ให้แก่ LEC ที่ขอในขณะเริ่มต้นทำงาน

รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างของ LAN Emulation (LAN Emulation Architecture)

วิธีการทำ LAN Emulation จะใช้หลักการของ MAC layer เพื่อที่จะจาลองระบบเครือช่าย IEEE 802 หรือเครือข่ าย LAN ที่มีอยู่เดิมได้แก่ Ethernet หรือ Token Ring โดยที่โปรโตคอลใน layer ที่สูงกว่า MAC layer เช่น IP หรือ IPX จะ ไม่สามารถทราบได้ว่าระบบนี้เป็น LAN Emulation หรือ LAN IEEE 802 LANE จะมีกระบวนการแปล MAC address ให้ เป็น ATM Address โดยใช้ Address Resolution Service (ARS) ซึ่งกระทำโดย LES (LAN Emulation Server) และจะทำการสร้างเส้นทางเชื่อมต่อแบบ point-to-point โดยใช้ Switched Virtual Circuit (SVC) connection ไปยัง server และ client ตัวอื่น ๆ ของ LANE

รูปที่ 4 แสดง Control Connections ของ LAN Emulation

รูปที่ 5 แสดง Data Connections ของ LAN Emulation

4.2 การทำ IP over ATM

เนื่องจากลักษณะโครงสร้างการทำงานของ ATM เป็นแบบ connection-oriented และแบบ unicast ทำให้การทำงานแบบ broadcast ซึ่งเป็นการทำงานของระบบ LAN ไม่สามารถกระทำได้บนเครือข่าย ATM ดังนั้นจึงได้มีการคิดวิธีการ IP over ATM หรือ Classical IP and ARP over ATM ขึ้นมาเพื่อช่วยแก้ปัญหานี้

การทำ IP over ATM เป็นมาตรฐานในการส่งผ่านและเข้ารหัสข้อมูลของ IP Network ที่มี ลักษณะการทาง านแบบ Connectionless ให้สามารถใช้งานได้บนเครือข่าย ATM โดยอาศัยการเชื่อมต่อแบบ ATM Adaptation Layer (AAL) 5 และการกำหนดการให้บริการแปลง IP Address ไปเป็น ATM Address วิธีนี้จะทำการแทนที่ส่วน data link layer ของ protocol stack ซึ่งเป็นหน้าที่ของ MAC Address ด้วย ATM Address ซึ่งเป็น ฟังก์ชันของ ATM ตัวอย่างเช่น ARP request ซึ่งแต่เดิมในเครือข่าย LAN IEEE 802 จะทำการขอ MAC Address ของเครื่องปลายทาง ในเครือข่าย IP over ATM จะขอ ATM Address ของเครื่องปลายทางแทน เครื่องที่เป็น ARP host ก็จะท าการ map IP Address ไปยัง ATM Address แทนที่จะ map IP Address ไปยัง MAC Address ในการนี้จะต้องมีเครื่องแม่ข่ ายที่เรียกว่า IP-ATM-ARP server ทำหน้าที่เก็บตารางดัชนีที่จะช่วย map IP Address ไปยัง ATM Address และ เมื่อมี host ตัวใหม่เพิ่มเข้ามาในระบบ จะต้องแจ้งให้ IP-ATM-ARP server ทราบเพื่อที่จะเพิ่มข้อมูลลงในตารางดัชนี

4.3 ข้อเปรียบเทียบระหว่างวิธีการทำ LAN Emulation และ IP over ATM

ข้อแตกต่างที่เห็นได้ชัดระหว่างการทำ LAN Emulation และการทำ IP over ATM ก็คือ การทำ LAN Emulation จะช่วยให้สามารถใช้แอพพลิเคชันต่างๆ ของระบบ LAN IEEE 802 ได้โดยไม่ต้องมีการดัดแปลงตัวแอพพลิเคชันนั้นแต่อย่างไร แอพพลิเคชันเหล่านั้นเช่น IP หรือ IPX เป็นต้น ในขณะที่การทำ IP over ATM นั้น เครือข่าย ATM จะสามารถใช้งานได้เฉพาะ IP เท่านั้น

วิธีการ LAN Emulation จะรวมหลักการของเครือข่าย LAN IEEE 802 ซึ่งเป็น broadcast เข้าในเครือข่าย ATM ส่วนวิธีการ IP over ATM จะช่วยสนับสนุนการใช้งาน ATM ในเครื่องคอมพิวเตอร์ปกติที่ใช้ระบบ LAN ได้ ข้อดีขอ งการใช้วิธี IP over ATM ก็คือทำให้ data link layer สามารถแปลข้อมูลการเชื่อมต่อจากข้อมูลเชื่อม ต่อในแบบ IP ซึ่งเป็นแบบ connectionless ให้เป็นการเชื่อมต่อในแบบของ ATM ซึ่งเป็นแบบ connection-oriented ได้ ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากระบบ ATM ซึ่งเป็นการติดต่อแบบ point-to-point ได้ นอกจ ากนี้การทำ IP over ATM ยังช่วยลดขนาดของ overhead ซึ่งเป็นที่เก็บ broadcast address resolution ทำให้ช่วยลดเวลาหน่วง (delay) ในการส่งแพ็คเก็ตเริ่มต้น (initial packet) ได้

การจะเลือกใช้วิธีการใดนั้นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน ในกรณีที่ต้องการใช้งาน ATM กับระบบที่มีอยู่เดิมนั้น วิธีการ IP over ATM เป็นวิธีการที่เหมาะสม และมีประสิทธิภาพสูง ในกรณีที่ต้องการ upgrade ระบบ LAN ที่มีอยู่เดิมให้มี backbone ที่มีความเร็วสูงขึ้น การเลือกใช้ LAN Emulation ก็ถือเป็นทางเลือกหนึ่งที่น่าพิจารณา และอาจเปรียบเทียบกับ FDDI หรือ Fast Ethernet ในการเลือกใช้งานได้

4.4 การเชื่อมต่อ (Connection Management)

ไม่ว่าจะเป็นการทำ LAN Emulation หรือการทำ IP over ATM ล้วนแต่จาเป็นต้องทำการเชื่อมต่อระหว่าง host แต่ละตัว ในการจัดการการเชื่อมต่อ (Connection Management) นั้นสามารถทำได้ 2 วิธี วิธีแรกจะใช้ Permanent Virtual Circuits (PVC) ทำการเชื่อมต่อระหว่าง clients วิธีที่สองจะใช้ Switched Virtual Circuits (SVC) ในการเชื่อมต่อ

การใช้ SVC จาเป็นต้องมี signalling protocol เพื่อทำการสร้างตลอดจนลบเส้นทางการเชื่อมต่อ โดยก ารสร้างเส้นทางเชื่อมต่อไปยัง host ที่แยกกันด้วย hop ในสวิตซ์ ATM คนละตัวกันจาเป็นต้องมีการส่งข้อความ (message) แจัง โดย host จะเริ่มต้นจากการออกข้อคว ามที่เรียกว่า SETUP ไปยังสวิตซ์ตัวแรก ข้อความ SETUP จะส่งพารามิเตอร์เกี่ยวกับ AAL และ QoS ระหว่างการจัดตั้งเส้นทางเชื่อมต่อนั้น เมื่อสวิตซ์ตอบรับแล้วจะส่งข้อมูลเกี่ยวกับ VCI/VPI กลับมายัง hop ที่อยู่ก่อนหน้านั้น โดยใช้ข้อความที่เรียกว่า CALL PROCEEDING กระบวนการเช่นนี้จะดาเนิน ต่อไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งไปถึงปลายทาง ทางปลายทางจะส่งข้อความที่เรียกว่า CONNECT กลับม ายังต้นทาง สำหรับการลบเส้นทางเชื่อมต่อ ก็ทำได้ในทำนองเดียวกันโดยใช้ข้อความที่เรียกว่า RELEASE และ RELEASE COMPLETE

วิธีการที่ใช้ PVC จะต้องสร้างเส้นทางเชื่อมต่อระหว่างแต่ละ host ตั้งแต่ตอนเพิ่ม host เข้ามา วิธีนี้จะช่วยลดขนาดของ overhead ในการจัดตั้งเส้นทางการเชื่อมต่อ แต่อย่างไรก็ตาม วิธีก าร PVC ไม่เหมาะที่จะใช้กับเครือข่ายที่มี host จานวนมาก

5. การประยุกต์ใช้งานเครือข่าย ATM

5.1 Video on Demand (VOD) (ระบบวิดีโอตามสั่ง)

VOD เป็นระบบที่ประกอบด้วย Video Server, เครือข่ายสื่อสาร และ Video Client Video Server มักเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ มีประสิทธิภาพสูง และมีที่เก็บข้อมูล (disk) ที่มีความจุและความเร็วสูง เพื่อที่จะเก็บ ข้อมูลวิดิโอซึ่งเป็นภาพเคลื่อนไหว มีส่วนเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่สามารถส่งข้อมูลออกทางเครือข่ายสื่อสารด้วยความเร็วมาก พอ ตามปกติแล้วข้อมูลวิดิโอมักจะมีขนาดใหญ่ และต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลสูงมาก (1.5 Mbps สำหรับคุณภาพ MPEG-1 หรือระดับ Video VHS และ 6-8 Mbps สำหรับคุณภาพ MPEG-2 หรือระดับ Laser Disc) เครื่อง Video Server จึงต้องมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะ รองรับและแจกจ่ายข้อมูลวิดิโอเหล่านี้ไปยัง Video Client ได้ Video Client เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแปลงข้อมูลที่ได้รับจาก Video Server ให้เป็น สัญญาณภาพและแสดงผลขึ้นบนจอคอมพิวเตอร์หรือจอโทรทัศน์ได้ กรณีของ Video on Demand ผู้ ใช้แต่ละคนสามารถเลือกดูรายการที่ตนเองสนใจเวลาใดก็ได้ ไม่ขึ้นกับผู้อื่นและไม่ต้องรอตารางเวลา ดังนั้นจึงเครือข่ายสื่อสารที่จะมารองรับการทาง านของระบบ Video on Demand จึงต้องมีความเร็วสูงมาก เช่น เครือข่าย ATM เป็นต้น

รูปที่ 6 แสดงเครือข่ายของระบบ Video on Demand

5.2 Video Teleconference (การประชุมทางไกล )

Video Teloconference หรือการประชุมทางไกล ถูกออกแบบมาเพื่อให้คนหรือกลุ่มคน ซึ่งอยู่กันคน ละสถานที่สามารถติดต่อกันได้ทั้งภาพและเสียง โดยผ่านทางจอภาพซึ่งอาจเป็นคอมพิวเตอร์หรือโทรทัศน์ ผู้ชมที่ฝั่งหนึ่งจะเห็นภาพของ อีกฝั่งหนึ่งปรากฏอยู่บนจอโทรทัศน์ของตัวเองและ ภาพของตัวเองก็จะไปปรากฏยังโทร ทัศน์ของฝั่งตรงข้ามเช่นเดียวกัน คุณภาพของภาพและเสียงที่ได้จะขึ้นอยู่กับความเร็ว ของช่องทางสื่อสารที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างทั้งสองฝั่ง อุปกรณ์ที่ต้องมีในระบบประชุมทางไกลนี้ ก็ได้แก่ จอโทรทัศน์หรือคอมพิวเตอร์, ลำโพง, ไมโครโฟน, กล้อง และอุปกรณ์ Codec ซึ่งเป็นตัวเข้ารหัสสัญญาณภาพและเสียงที่ได้จากกล้อง และไมโครโฟน ส่งผ่านเส้นทางสื่อสารไปยังอีกฝั่งหนึ่ง และรวมไปถึงการถอดรหัสสัญญาณที่ได้รับมาอีกฝั่งให้กลับเป็นสัญญาณภาพและ เสียงแสดงบนจอและลำโพงนั่นเอง เส้นทางสื่อสารขนาด 384 Kbps ขึ้นไปก็สามารถให้คุณภาพภาพในระดับที่ยอมรับได้ โดยอาจใช้ผ่านทางเครือข่าย ISDN หรือ ATM เป็นต้น ข้อดีของการประชุมทางไกลคือ สามารถให้ความสะดวกในการติดต่อสื่อสาร กัน ไม่จำเป็นต้องเดินทางไปถึงอีกฝั่งหนึ่ง ซึ่งจะประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่าย และ ยังช่วยแก้ปัญหาจราจรด้วย

รูปที่ 7 แสดงโครงสร้างของระบบ Video Conference ที่ใช้เครือข่าย ATM เป็นเครือข่ายสื่อสาร (Configuration of Video Conference System and ATM Network)

5.3 Tele-Education (การศึกษาทางไกล)

Tele-Education หมายถึงการเรียนการสอนโดยที่ผู้เรียนและผู้สอนอยู่คนละสถานที่ มีการใช้สื่อทางอิเล็กโทรนิกส์เป็นตัวช่วยในการสอน เทคโนโลยีที่ใช้ในการเรียนการสอน ทางไกล เช่น การเรียนการสอนผ่านระบบการประชุมทางไกล (Teleconference) ซึ่งจะมีลักษณะคล้ายกับการทำ Video Teleconference คือ ผู้เรียนและผู้สอนสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ผ่านทางภาพจากจอโทรทัศน์และเสียง ใช้ความสามารถทางเทคโนโลยีส่งภาพและเสียงแทนที่จะต้องเดินทางไปยังสถานที่นั้นจริง ๆ นักเรียนในห้องเรียนที่ห่างไกลไม่เพียงแต่ได้ยินเสียงเท่านั้น แต่สามารถเห็นอากัปกิริยาของผู้สอน เช่น การแสดงออกที่หน้าตา การเคลื่อนไหวของริมฝีปาก ตลอดจนภาษาร่างกาย (Body language) ซึ่งมีความสำคัญในบางวิชา เป็นต้น อีกเทคโนโลยีหนึ่งที่ใช้ในการเรียนการสอนทางไกลก็คือการเรียนการสอนทางไกลผ่าน เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่ง ได้แก่ การศึกษาจากอินเทอร์เน็ตซึ่งเป็นแหล่งข้อมูลความรู้ขนาดมหาศาล เปรียบเสมือนเป็นห้องสมุดขนาดมหึมาที่เก็บข้อมูลที่ทั้งมากและทันสมัย นอกจากนั้นยังสามารถมีระบบ“ศึกษาเมื่อต้องการา ซึ่งใช้ระบบเดียวกับระบบวิดีโอตามสั่ง (VOD) โดยการเลือกบทเรียนวิดิโอจากคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็น Video Server ได้ ทำให้นักศึกษา สามารถทบทวนบทเรียนได้ทุกเวลาด้วยตนเองตามความต้องการ

ข้อดีของการศึกษาทางไกลคือ ทำให้เกิดความเสมอภาคทางการศึกษาโดยเฉพาะในเขตชุมชนที่ห่างไกล ลดปัญหาการ ขาดแคลนครูอาจารย์ ผู้เชี่ยวชาญในบางสาขาวิชา อีกทั้งยังช่วยให้มีคุณภาพและมาตร ฐานการเรียนการสอนที่ดีขึ้นด้วย

ขอขอบคุณคุณ behave ที่เอื้อเฟื้อข้อมูล

ที่มา: http://www.siamcafe.net